Verfahren zur Herstellung von Verschleissschutzschichten auf Oberflächen von Bauteilen aus Titan oder Titanbasislegierungen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Verschleißschutzschichten auf Oberflächen von Bauteilen aus Titan oder Titanbasislegierungen. Titanlegierungen werden in Gasturbinentriebwerken aber auch sonst in Bauteilen der Luft- und Raumfahrt wie Landeklappenführungen, Ventilgehäusen, Kompaßgehäusen, Laufrädern von Pumpen etc. angewandt.

[0002] Da Titanlegierungen sehr verschleißempfindlich sind, ist eine Verschleißschutzbeschichtung in vielen Fällen erforder­lich. Ein bekanntes Verfahren zur Herstellung von Verschleiß­schutzschichten der bestehenden Art ist in der DE-PS 33 21 231 der Anmelderin beschrieben.

[0003] Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Verfahren zur Herstellung von Verschleißschutzschichten in der Hinsicht zu verbessern, daß ihm ein noch breiterer Anwendungsbereich bei der Beschichtung von Bauteilen aus Titan oder Titanlegie­rungen zukommt.

[0004] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspru­ches 1. Es sind auch Verbundwerkstoffe mit Titan so zu be­schichten.

[0005] Der wesentlichste Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß haftfestes Verchromen von Titan- und Titanlegierungsbauteilen ermöglicht wird, was nach bis­herigem Kenntnisstand nicht zu erwarten war und deren An­wendungsmöglichkeiten verbreitert sind: u.a., für Struktur­bauteile, Gehäuseteile, Verkleidungen, Radome, Verdichter­beschaufelung (Rotor und Stator), Bläser (Fan-)Schaufeln, Profpans.

[0006] Ausführungsbeispiel: Die haftfeste Verchromung von Ober­flächen von Bauteilen aus Ti oder Ti-Basislegierungen ist auf folgendem Wege möglich:
- Stromlos vernickeln von Oberflächen nach Patent 33 21 231
- Wärmebehandlung bei mindestens 450°C zur Erzeugung von Ti-Ni-Diffusionsschichten TiNi₃ und Ti₂Ni (nach Patent 33 21 231) ca. 16^h in Luft.
- Entfernen von überschüssigem Ni mit Nitroaromat/Cyanid­lösung (oder HNO₃)
- Verchromen der Titanlegierungen auf ausgebildeter Ti₂Ni-­Schicht (und/oder) TiNi₃-Schicht (Diffusionsschicht).

[0007] Badtyp: beim galvanischen Verchromen übliche CrO₃-Bäder
z.B. CrO₃      250g/l
H₂SO₃      1,6g/l
H₂SiF₆      4g/l
zur galvanischen Abscheidung bei 55°C und 20 bis 80 A/dm², oder
265g/l CrO₃ und
1 Gew.% H₂SO₄ bezogen auf CrO₃
zur galvanischen Abscheidung bei 50°C und 20 bis 80 A/dm².

[0008] Abwandlungen dieser Gehalte von ± 10% sind ohne Nachteil: die Badtemperaturen können zwischen Raumtemperatur und 80°C gewählt werden.

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Verschleißschutzschichten auf Oberflächen von Bauteilen aus Titan- oder Titan­legierungen, durch Aufbringen einer auf der Bauteil­oberfläche haftenden Nickelschicht durch chemisches Abscheiden und anschließende Wärmebehandlung zur Erzeugung von Diffusionsschichten und nachfolgendem Entfernen noch vorhandenen Nickels, dadurch gekennzeich­net, daß auf der Titannickeldiffusionsschicht galvanisch aus einem CrO₃-Bad eine Chromschicht abgeschieden wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung zur Erzeugung von Titannickel­diffusionsschichten wie Ti2Ni und TiNi3 bei einer Temperatur von mindestens 450°C für eine Zeitdauer von ca. 16h in einer Atmosphäre, die sauerstoffhaltig ist, durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein galvanisches Bad, das CrO₃, H₂SiF₆, H₂SO₄ ent­hält, eingesetzt wird.

4. Verahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß die Abscheidung im galvanischen Bad bei einer Stromdichte von 20 bis 80 A/dm² durchge­führt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­durch gekennzeichnet, daß aus einem galvanischen Bad, das
250g/l CrO₃,
1,6 g/l H₂SO₄
4 g/l H₂SiF₆
enthält, bei 55°C und 20 bis 80 A/dm² abgeschieden wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem galvanischen Bad, das 265g/l CrO₃ und 1 Gew. % H₂SO₄ (bezogen auf CRO₃) enthält, bei 50°C und 20 bis 80 A/dm² abgeschieden wird.